KR20010024584A

KR20010024584A - 무수은 메탈할라이드램프

Info

Publication number: KR20010024584A
Application number: KR1020007004945A
Authority: KR
Inventors: 타케다마모루; 호리우치마코토; 타카하시키요시; 카이마코토; 사이토타케시; 키류히데아키
Original assignee: 모리시타 요이찌; 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 1998-09-16
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2001-03-26
Also published as: EP1032010A4; TW429390B; EP1032010A1; WO2000016360A1; CN1277732A

Abstract

발광관(1)에는, l쌍의 전극(3)이 마련되고, 이 전극(3)의 선단부의 단면적을 S, 정격 전력으로 점등시킬 때 전극(3·3)사이에 흐르는 전류를 I라 할 때의 , I/S가 20(A/㎟) 이하인 것이다.

이로 인해, 점등 시간의 경과에 따르는 전극의 증발 등에 의한 램프 전압의 상승 변화나 발광관(1)의 흑화를 발생시키지 않아, 긴 램프 수명을 얻는 것이 가능하다.

Description

무수은 메탈할라이드램프{Anhydrous silver halide lamp}

종래부터 자동차 전조등에 사용되고 있는 램프로는 텅스텐 필라멘트를 가진 할로겐(Halogen)램프가 주류를 이루고 있었다. 그러나, 최근, 고효율화 및 백선(白線)의 식별을 향상시킬 목적으로, 금속할로겐화물의 고압방전램프인 메탈할라이드램프가 채용되고 있다.

상기 종래의 메탈할라이드램프는, 발광관내에 희가스와 금속할로겐화물(고체)과 함께, 수은이 봉입(封入)되어 있다. 이들의 봉입물 중, 희가스는 주로 램프의 시동을 쉽게 하거나 시동 직후에 강력한 광출력을 얻기 위해서, 금속할로겐화물은 안정점등시(安定点燈時)의 적절한 광출력을 얻기 위해서, 또 수은은 램프가 적절한 상태로 동작하는데 필요한 충분히 높은 전극간 전압(램프 전압)을 얻기 위하여 각각 봉입되어 있다.

특히, 수은의 봉입에 의해, 점등중의 램프는 높은 전극간 전압을 얻을 수 있으며, 그 때문에, 램프는 적은 램프 전류에 의해 점등된다. 그 결과, 전극의 열부하(Joule 손실)를 작게 할 수 있어, 수천 시간에 달하는 긴 시간 동안 점등할 수 있게 된다.

종래의 메탈할라이드램프의 구체적인 예로는, 예컨대, 일본국 특개소59-111244호 공보에 개시된 자동차 전조등으로 적합한 램프가 알려져 있다. 이하에서는, 동 공보에 준한 종래의 메탈할라이드램프를 도 16에 도시하고 설명한다.

도 16에 있어서, 101은 석영을 재료로 하는 발광관, 발광관(101)의 양단에 있는 102는 봉지부(封止部)이다. 103은 텅스텐을 재료로 하는 한 쌍의 전극, 104는 몰리브덴박(몰리브덴箔), 105는 같은 몰리브덴을 재료로 하는 리드선이다. 전극(103)은, 봉지부(102)에 봉지된 몰리브덴박(104)의 한 쪽 끝에 전기적으로 접속되어 있으며, 몰리브덴박(104)의 다른 쪽 끝에는 리드선(105)이 전기적으로 접속되어 있다.

발광관(101)내에서 전극(103)의 선단(先端)은, 그 선단간 거리, 요컨대 전극간 거리가 약 4.2mm가 되도록 배치되어 있다. 발광관(101)의 내용적(內容積)은, 약 0.03cc이고, 그 내부에는, 약 0.7mg(단위 발광관 내용적당 약 1.1mg/cc)의 수은(106)과, 총량 약 0.3mg(단위 발광관 내용적당 약 12.0mg/cc)의 요오드화나트륨과 요오드화스칸듐, 요오드화토륨으로 구성된 할론겐화물(107)과, 도면에는 나타나지 않지만, 실온에서 0.7㎫의 크세논(Xe)가스가 봉입되어 있다.

상기와 같은 메탈할라이드램프는, 램프 전압이 약 70∼80V로 되고, 예컨대 약 35W의 램프 전력으로 점등시키는 경우, 램프 전류는 약 0.4∼0.5A가 된다.

이와 같이, 수은에 의해서 높은 램프 전압이 얻어지는 결과, 상기 종래의 메탈할라이드램프는 적은 전류로 점등이 가능하고, 따라서 약 2000 시간이나 되는 긴 수명을 갖게 된다.

상기한 바와 같이, 수은의 봉입은 램프 전압의 증가를 가져오고, 그로 인해, 수천 시간에 달하는 긴 램프 수명을 우리들에게 제공하여 준다.

그러나, 그 반면, 제조시에 액상의 수은을 주입하는 공정을 필요로 하기 때문에, 제조 비용이 높아지는 경향이 있는 등의 결점을 가지고 있다. 또한, 근래에는, 지구 환경 등에 대한 배려에서 수은을 포함하지 않은 메탈할라이드램프가 요망되고 있다.

그러나, 상기 종래의 메탈할라이드램프에서 수은을 제거하면, 램프 전압은 약 25V로 저하한다. 이 경우, 점등중의 램프 전류는 약 l.5A로 되어, 수은이 봉입된 종래의 메탈할라이드램프의 약 3배가 된다. 이 때문에, 전극의 열부하(Joule 손실)가 증가하여 전극의 증발이 활발해 지고, 그로 인해, 종래의 메탈할라이드램프에서 단순히 수은을 제거한 구성의 무수은램프는, 불과 수십 시간만에 발광관이 검게 되어, 대단히 짧은 시간에 수명이 다한다는 문제점이 있다. 또한, 전극의 증발에 의해서 전극간 거리가 증대하기 때문에, 점등 시간의 경과에 따라 램프의 동작 상태가 변화하여, 구동회로에 과도한 부하를 걸게 되기도 한다.

현재의 기술 수준에서는, 형광등에 있어서 수은을 완전히 제거하는 것은 효율을 크게 저하시키기 때문에, 감소의 노력이 이루어지고는 있으나, 무수은화까지는 이르지 않고 있다. 메탈할라이드램프에 있어서도, 무수은화를 꾀하는 노력이 이루어져 무전극 방전램프로서는 상품화되고 있지만, 유전극 방전램프로서는 아직 검토 단계에 있다.

본 발명은, 일반 조명 및 반사경 등과 조합하여 자동차 전조등 등의 각종 광원으로 사용 가능한, 특히 수은을 포함하지 않는 무수은 메탈할라이드램프에 관한 것이다.

도 1은, 실시예 1의 무수은 메탈할라이드램프를 나타내는 단면도,

도 2는, 실시예 1의 무수은 메탈할라이드램프에 있어서의 전류 밀도와 100시간 점등 후의 램프 전압 상승률과의 관계를 나타내는 그래프,

도 3은, 실시예 1의 무수은 메탈할라이드램프에 있어서의 점등 시간과 전극간 거리 변화율 및 램프 전압 변화율간의 관계를 나타내는 그래프,

도 4는, 실시예 1의 무수은 메탈할라이드램프에 있어서의 전극간 거리 변화율과 램프 전압 변화율과의 상관 관계를 나타내는 그래프,

도 5는, 실시예 1의 무수은 메탈할라이드램프에 있어서의 전류 밀도와 전극의 선단 온도와의 관계를 나타내는 그래프,

도 6은, 실시예 3, 4의 무수은 메탈할라이드램프를 나타내는 단면도,

도 7은, 실시예 3의 무수은 메탈할라이드램프의 +3가 인듐의 요오드화물 (InI₃)의 봉입량과 램프 전압의 관계를 나타내는 그래프,

도 8은, 실시예 3의 무수은 메탈할라이드램프의 크세논(Xe)의 봉입압과 전광속과의 관계를 나타내는 그래프,

도 9는, 실시예 3의 무수은 메탈할라이드램프를 45W의 전력으로 점등시킨 경우의 +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)의 봉입량과 전광속과의 관계를 나타내는 그래프,

도 10은, 실시예 3의 무수은 메탈할라이드램프를 35W의 전력으로 점등시킨 경우의 +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)의 봉입량과 전광속과의 관계를 나타내는 그래프,

도 11은, 실시예 4의 무수은 메탈할라이드램프의 요오드화탈륨 봉입량과 램프 전압의 관계를 나타내는 그래프,

도 12는, 실시예 4의 무수은 메탈할라이드램프의 요오드화탈륨 봉입량과 전광속의 관계를 나타내는 그래프

도 13은, 실시예 4의 무수은 메탈할라이드램프의 크세논(Xe) 봉입압과 램프 전압과의 관계를 나타내는 그래프,

도 14는, 실시예 4의 무수은 메탈할라이드램프의 크세논(Xe)의 봉입압과 전광속과의 관계를 나타내는 그래프,

도 15는, 실시예 5의 적외선반사막이 코팅된 무수은 메탈할라이드램프를 나타내는 단면도,

도 16은, 종래의 메탈할라이드램프를 나타내는 단면도이다.

본 발명은, 상기한 점에 비추어, 수은을 봉입하지 않고도 점등 시간의 경과에 따른 전극의 증발 등에 의한 램프 전압의 상승이나 발광관(1)의 흑화 발생 없이, 긴 램프 수명을 얻을 수 있는 무수은 메탈할라이드램프의 제공을 목적으로 하고 있다.

즉, 종래부터 경험적으로, 긴 수명을 얻기 위해서는 램프 전류가 적을 필요가 있다고 생각되어 왔다. 그러나, 램프의 제원(諸元)이나, 점등 조건에 따라, 같은 전류라도 반드시 같은 수명을 얻는 것은 아니므로, 본 발명자는 여러 가지로 검토한 결과, 램프의 수명에 있어서는, 단순한 전류의 크기가 아니라 전류 밀도가 중요하다는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

여기서, 청구항 1의 발명은,

발광관내에, 1쌍의 방전 전극을 가지며, 적어도 희가스와 금속의 할로겐화물이 봉입된 무수은 메탈할라이드램프로서, 상기 방전 전극의 선단부의 단면적을 S(㎟), 정격 전력으로 점등시킬 때의 램프 전류를 I(A)라 할 때, I/S가 20(A/㎟) 이하인 것을 특징으로 하고 있다.

또, 청구항 2의 발명은,

청구항 1의 무수은 메탈할라이드램프에 있어서의, 상기 I/S가 15(A/㎟)이하인 것을 특징으로 하고 있다.

또, 청구항 3의 발명은,

청구항 1의 무수은 메탈할라이드램프에 있어서, 정격 전력으로 점등시킬 때의 상기 방전 전극의 선단 온도가, 3200K 이하인 것을 특징으로 하고 있다.

이들에 의해, 점등 시간의 경과에 따르는 전극의 증발 등에 의한 금속할로겐화물의 증기압 상승과 전극간 거리 증대의 상승 효과에 의한 램프 전압의 대폭적인 상승 변화와 발광관의 흑화가 억제되어, 긴 램프 수명을 얻을 수 있다.

또, 청구항 4의 발명은,

청구항 3의 무수은 메탈할라이드램프에 있어서의, 정격 전력으로 점등시킬 때의 상기 방전 전극의 선단 온도가, 2500K 이상인 것을 특징으로 하고 있다.

이로 인해, 안정한 방전을 개시시키는 것이 용이하게 된다.

또, 청구항 5의 발명은,

청구항 1 또는 청구항 3의 무수은 메탈할라이드램프에 있어서의 상기 발광관내에, 스칸듐(Sc)의 할로겐화물과 나트륨(Na)의 할로겐화물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 청구항 6의 발명은,

청구항 5의 무수은 메탈할라이드램프에 있어서의, 상기 발광관내에, 인듐(In)의 할로겐화물과 이트륨(Y)의 할로겐화물 중의 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 청구항 7의 발명은,

청구항 1또는 청구항 3의 무수은 메탈할라이드램프에 있어서의, 상기 발광관내에는, 적어도 +3가 인듐(In)의 할로겐화물이 포함된 것을 특징으로 하고 있다.

또, 청구항 8의 발명은,

청구항 7의 무수은 메탈할라이드램프의 상기 발광관내에 탈륨(Tl)의 할로겐화물을 함께 포함시킨 것을 특징으로 하고 있다.

또, 청구항 9의 발명은,

청구항 7의 무수은 메탈할라이드램프의 상기 발광관내에, 스칸듐(Sc)의 할로겐화물과 나트륨(Na)의 할로겐화물 가운데 적어도 어느 하나를 함께 포함시킨 것을 특징으로 하고 있다.

또, 청구항 10의 발명은,

청구항8의 무수은 메탈할라이드램프의 상기 발광관내에, 스칸듐(Sc)의 할로겐화물과 나트륨(Na)의 할로겐화물 가운데 적어도 어느 하나를 함께 포함시킨 것을 특징으로 하고 있다.

또, 청구항 11의 발명은,

청구항 7의 무수은 메탈할라이드램프에 있어서의, 상기 +3가 인듐(In)의 할로겐화물은, 요오드화물 또는 브롬화물중 가운데 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하고 있다.

이들에 의해, 높은 램프 전압을 얻을 수 있기 때문에, 전류 밀도를 작게 억제하는 것이 용이하게 되므로써, 확실하게 램프 수명을 연장시킬 수 있다.

또, 청구항 12의 발명은,

청구항 l 또는 청구항 3의 무수은 메탈할라이드램프에 있어서, 상기 발광관을 보지(保持)하는 외관(外管)을 구비하고 있으며, 상기 외관에는 적외선반사층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이로 인해, 램프의 보온성이 높아지기 때문에, 금속할로겐화물의 증기압이 상승하기 쉬워져서, 램프 전압을 높이는 것이 또한 가능해지므로, 전류밀도를 낮게 억제하는 것이 용이하게 되어, 확실히 램프 수명을 연장시킬 수 있다.

(각 실시예의 개요)

우선, 이하의 각 실시예의 개요에 관하여 설명한다.

본 발명의 기본 원리는, 전류 밀도를 낮추고, 전극의 선단 온도를 낮춤으로써, 수명이 긴 램프를 얻는 것이다. 이하의 실시예 1에 있어서는, 램프의 수명을 늘일 수 있는, 전류 밀도 및 전극의 선단 온도에 대해 설명한다.

여기서, 상기 전류 밀도를 낮추는 제1의 방법으로는, 전극봉을 굵게 하는 방법이 있다.

또, 전류 밀도를 낮추는 제2의 방법으로는, 램프 전압을 높이는 방법이 있다. 또, 이 램프 전압을 높이는 방법에는 전극간 거리를 크게 설정하는 방법과, 발광관내에 봉입하는 봉입물(발광 물질)의 증기압을 높이는 방법도 있다. 또, 상기 봉입물의 증기압을 높이는 방법에는, 증기압이 높은 봉입물(예컨대, 스칸듐의 할로겐화물이라든가 이트륨의 할로겐화물 등)을 사용하는 방법과, 발광관의 관벽 온도를 높이는 방법이 있다.

따라서, 실시예 2에서는, 상기 전극봉을 굵게 하는 방법과 램프 전압을 높이기 위해서 전극간 거리를 크게 설정하는 방법에 대해 설명한다.

또, 실시예 3, 4에 있어서는, 램프 전압을 높이기 위하여, 증기압을 높일 수 있는 봉입물에 대해 설명한다.

또, 실시예 5에 있어서는, 램프 전압을 높이기 위해서, 발광관의 관벽 온도를 높이는 방법에 대해 설명한다.

(실시예 1)

이하에서는 본 발명의 실시예 1에 대해 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시예 1의 무수은 메탈할라이드램프를 나타내는 단면도이다.

도 1에 있어서, 1은 석영을 재료로 하는 발광관, 발광관(1)의 양단에 있는 2는 봉지부(封止部)이다. 3은 텅스텐을 재료로 하는 한쌍의 전극, 4는 몰리브덴박(몰리브덴箔), 5는 같은 몰리브덴을 재료로 하는 리드선이다. 전극(3)은, 봉지부(2)에 봉지된 몰리브덴박(4)의 한 쪽 끝에 전기적으로 접속되고, 몰리브덴박(4)의 다른 쪽 끝에는 리드선(5)이 전기적으로 접속되어 있다. 발광관(1)내에는, 후술하는 할로겐화물(7) 및 도시되지 않은 희가스가 봉입되어 있다. 또, 동도에서는, 전극(3)의 선단면 면적(선단부가 구면 등인 경우에는, 선단부의 단면적: 이하, 전극단면적이라 총칭한다.)을 S, 전극(3·3)간의 거리를 L, 전극(3·3)간의 전압(램프 전압)을 V, 전극(3·3)사이에 흐르는 전류(램프 전류)를 I, 방전아크를 A로 나타내고 있다.

상기와 같은 구조로, 예컨대, 전극간 거리(L)를 3.5∼4.3㎜, 전극단면적(S)을 1.169∼1.327㎟(전극(3)의 선단부가 평면으로 지름(ø)이 0.25∼0.46㎜)로 하고, 하기 표 1에 나타낸 할로겐화물(7)을 봉입한 여러 종류의 램프를 제작하여, 35∼45W의 램프 전력으로, 안정한 방전아크(A)가 생기는 상태로 연속하여 100시간 점등하여, 램프 전압을 측정하였다.

발광물질	전극 선단 단면 지름(㎜)
ScI₃-NaI-Hg	0.25
ScI₃-NaI	0.25
ScI₃-NaI	0.31
ScI₃-NaI	0.46
ScI₃-NaI-YI₃	0.25
ScI₃-NaI-InI	0.25

이 때의 점등 개시 직후의 램프 전압(V₀)에 대한, 100시간 점등 후의 램프 전압(V₁₀₀)의 상승률(R_V), 즉,

R_V=(V₁₀₀- V₀)/V₀····(식 1)

을 구하였다. 이 램프 전압 상승률과 전류 밀도(램프 전류(I)/전극 단면적(S))와의 관계를 도 2에 나타내었다. 동도에는 약 3%의 측정 오차를 에러바로 나타내고 있다. 동도로부터 알 수 있는 바와 같이, 램프 전압 상승률은 전류 밀도가 약 20A/㎟를 넘으면, 극단적으로 증대하고 있다. 이 경우(예컨대, 30A/㎟의 경우), 전극(3)의 일부가 증발하고, 남은 부분은 주름 모양으로 변형되며, 상기 증발에 의해서 발광관(1)의 흑화가 발생하여, 광속(光束)의 유지율이 대폭 저하한다. 또, 전류 밀도가 크면, 아크가 불안정하게 되는 경향이 있다. 한편, 전류 밀도가 약 20A/㎟이하이면, 램프 전압 상승률(R_V)이 약 0.1이하로 되어, 일반적으로 양품한계(良品限界)가 되는 조건을 만족한다. 또, 전류 밀도가 약 10A/㎟이하이면, 램프 전압 상승률을 대폭 감소시킬 수 있다. 이 경우(예컨대 8A/㎟의 경우), 전극(3)의 변형은 거의 없고, 흑화에 의한 광속(光束)의 저하도 발생하지 않았다.

상기와 같은 전류 밀도의 상승에 따라 램프 전압 상승율이 급격히 증가하는 이유를 이하에서 설명한다.

램프 전압(Vla)은, 일반적으로

Vla∝N^l/2×L ····(식 2)

로 나타낸다.

여기서, N은 램프내의 입자 밀도, L은 전극간 거리이다.

상기 무수은램프와 종래의 유수은램프를 대상으로 하여 무수은램프는 약 25A/㎟, 유수은램프는 약 8A/㎟의 전류 밀도로 점등시켰을 때, 점등 시간의 경과에 따라 램프 전압(Vla)과 전극간 거리(L)를 측정하여 각각의 점등 개시 직후의 값으로부터의 변화율을 구하였을 때, 도 3에 도시한 바와 같았다. 즉, 유수은램프의 경우에는, 점등 시간의 경과에 따른 램프 전압(Vla)의 변화율 및 전극간 거리(L)의 변화율은 약간 증가할 뿐임에 반하여, 무수은램프의 경우에는 대폭적으로 증가한다. 또, 램프 전압(Vla)의 변화율과 전극간 거리(L)의 변화율과의 관계를 보면, 도 4에 도시한 바와 같이, 유수은램프의 경우는 기울기가 약 0.9로, 램프 전압(Vla)의 변화율과 전극간 거리(L)의 변화율은 대개 같은 정도로 증가하는 반면, 무수은램프의 경우에는 기울기가 약 2로, 전극간 거리(L)의 변화율에 비해 램프 전압(Vla)의 변화율 쪽이 더 크게 증가한다.

상기한 바와 같이, 유수은램프에서 램프 전극간 거리(L)의 변화율이 조금 밖에 증가하지 않은 것은, 전극(3)이 거의 증발하지 않기 때문이다, 또, 램프전압(Vla)의 변화율과 전극간거리(L)의 변화율의 증가 정도가 거의 같은 정도인 것은, 봉입된 수은이 모두 수은 증기로 되어 있기 때문에, 상기 식 2에서 N에 거의 변화가 없기 때문이라고 생각된다(결국, 주로 상기 식 2의 L만이 변화한다). 한편, 무수은램프에서 램프 전극간 거리(L)의 변화율이 대폭 증가하는 것은, 전극(3)이 활발하게 증발하기 때문이고, 또, 램프 전압(Vla)의 변화율이 전극간 거리(L)의 변화율보다도 큰 폭으로 증가하는 것은, 전극(3)의 증발에 따라, 전극간 거리(L)가 증가함과 동시에, 금속할로겐화물의 증기압도 상승하기 때문이라고 생각된다(요컨대, 상기(식 2)에 있어서의 L과 N이 함께 변화한다.).

즉, 전극간 거리(L)가 증가하면, 발광관(1)의 관벽 온도가 상승하여, 금속할로겐화물의 증기압이 상승하였다고 생각된다. 실제로, 분광스펙트럼을 관측한 바에 의해, 금속의 스펙트럼이 변화하고 있는 상황이 관측되었다.

따라서, 상기한 바와 같이, 전류 밀도가 클수록 램프 전압이 급격히 증가하여, 발광관(1)의 흑화에 의한 수명의 저하가 현저하게 되는 반면, 전류 밀도를 20A/㎟이하, 보다 바람직하게는 10A/㎟로 함으로써, 램프 전압 상승률을 대폭 억제할 수 있어, 긴 램프 수명을 얻을 수 있다.

다음으로, 상기 전류 밀도에 대응하는 지표로서, 전극의 선단 온도를 사용하는 예를 설명한다. 즉, 전극의 선단 온도가 높을수록, 전극의 증발이 촉진되기 때문에, 이 온도를 낮게 억제함으로써, 램프 전압 상승률을 줄여 램프 수명을 늘일 수 있다. 여기서, 일반적으로, 메탈할라이드램프의 전극 온도를 직접 측정하는 것은 대단히 곤란하다. 그러나, 본 발명자들이 일본국 특개평4-99호 공보에 개시한 방법을 사용하면 금속 특유의 스펙트럼에 기인하는 노이즈를 제거할 수 있어, 대단히 정밀도가 높은 측정을 간편하게 할 수가 있다.

구체적으로는, 우선, 2개의 파장(λ1, λ2) (예컨대 λ1=613nm, λ2=807nm)의 광의 휘도(L1, L2)를 측정하여, 휘도비(R)를 구한다.

R=L1(λ1)/L2(λ2)·····(3)

다음에, 상기 휘도비(R)를 사용하여, 전극 온도(T)를 산출한다.

T=C(1/λ1-1/λ2)/ln(R×λ1⁵/λ2⁵)·····(4)

여기서, C=0.0014388[m·K]이다.

이렇게 하여 구한 전극의 선단 온도와, 전류 밀도와의 관계를 도 5에 나타내었다. 동도에서 알 수 있는 바와 같이, 20A/㎟의 전류 밀도에 대응하는 전극의 선단 온도는 3200K이고, 이 온도 이하로 함으로써, 램프의 수명을 길게 할 수가 있다. 안정한 방전을 개시시키기 위해서는, 2500K 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.

(실시예 2)

전류 밀도를 작게 하는 구체적인 방법에 대해 설명한다.

우선, 전류 밀도는, 전극봉을 굵게 함으로써, 작게 할 수가 있다. 구체적으로는, 예컨대 정격 전력이 35W이고, 램프 전압이 70V인 경우, 램프 전류는 0.5A가 되기 때문에, 전극 단면적을 0.025㎟(원형 단면의 경우에는 지름이 약 0.18㎜) 이상으로 함으로써, 전류 밀도를 20A/㎟ 이하로 억제할 수 있다. 다만, 너무 굵게 하면, 발광관의 내압력이 전극봉의 지름에 반비례하여 저하한다. 즉, 발광관에 있어서의 전극봉과 접합부의 간격 부근에 발생하는 응력이 커진다. 그러므로, 예컨대 자동차용 램프와 같이, 발광관의 내부가 고압(예컨대 점등시에 100기압)이 되는 경우 등에는, 기계적 강도의 관점에서는, 전극봉의 지름을 보다 작게 하는 것이 바람직하다. 또, 점등 개시시의 광속의 발생 시간을 짧게 하기 위해서도 또한, 전극봉의 지름을 작게 하는 것이 바람직하다.

또한, 전극간 거리를 크게 하여, 램프 전압을 높여, 전류 밀도를 작게 할 수도 있다. 예컨대, 종래의 통상의 램프와 같이 4㎜ 정도이던 것을 5㎜ 정도로 증대시키면, 램프 전압을 약 25% 상승시킬 수 있으므로, 전류 밀도를 줄이는 것이 용이하게 된다. 다만, 자동차 전조등 등 반사경과 함께 사용되는 경우 등은, 광원의 크기의 관점에서, 전극간 거리를 너무 크게 하지 않는 편이 바람직하다.

(실시예 3)

증기압을 높여 램프 전압을 높일 수 있는 봉입물에 대해 설명한다.

이하에서는 본 발명의 실시예 3에 관해서 설명한다. 도 6은, 본 발명의 실시예 3의 무수은 메탈할라이드램프를 나타내는 단면도이다. 도 6에 있어서, 1은 석영을 재료로 하는 발광관, 발광관(1)의 양단에 있는 2는 봉지부이다. 3은, 텅스텐을 재료로 하는 한 쌍의 전극, 4는 몰리브덴박, 5는 동일한 몰리브덴을 재료로 하는 리드선이다. 전극(3)은, 봉지부(2)에 봉지된 몰리브덴박(4)의 한 쪽 끝에 전기적으로 접속되며, 몰리브덴박(4)의 다른 쪽 끝에는 리드선(5)이 전기적으로 접속되어 있다. 발광관(1)내에서 전극(3)의 선단은, 선단간의 거리, 요컨대 전극간 거리가 약 4.2㎜가 되도록 배치되어 있다.

발광관(1)의 내용적은, 약 0.025㏄이고, 그 내부에는 약 0.2㎎의 +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)(단위 발광관 내용적당 약 8.0㎎/㏄)과, 약 0.19㎎의 요오드화스칸듐(단위 발광관 내용적당 약 8.0㎎/㏄), 약 0.16㎎의 요오드화나트륨(단위 발광관 내용적당 약 6.4㎎/㏄)으로 구성된 할로겐화물(7) 및 도면에는 나타나지 않지만, 실온에서 약 0.7㎫의 크세논 가스가 봉입되어 있다.

종래의 메탈할라이드램프의 구성과 비교하여, 본 실시예의 메탈할라이드램프의 구성상의 큰 특징은, 수은을 포함하고 있지 않다는 점과, 봉입되는 인듐의 요오드화물이 +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)이라는 점이다. +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)이 봉입된 본 실시예의 무수은 메탈할라이드램프에 있어서 놀라운 사실은, 수은을 포함하지 않음에도 불구하고, 대단히 높은 램프 전압으로 점등 동작한다는 점이다. 예를 들면, 45W의 램프 전력으로 점등 동작시킨 경우의 본 실시예의 램프의 램프 전압은 약 55V이고, 35W의 램프 전력으로 점등 동작시킨 경우의 램프 전압은 약 50V이다. 본 실시예에 나타낸 램프로부터 +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)을 제거한 구성의 램프는, 25W∼50W의 램프 전력으로 점등 동작시키더라도, 겨우 약 27V 정도의 램프 전압 밖에 얻어지지 않는다. 게다가 본 실시예의 무수은 메탈할라이드램프에 있어서, +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)을, +1가 인듐의 요오드화물(InI)로 치환한 경우의 램프에 있어서도, 예컨대 35W의 램프 전력에서 점등 동작시의 램프 전압은 약 45V로, 본 실시예의 램프에서의 램프 전압에는 미치지 못한다.

이와 같이 InI₃를 봉입함으로써 높은 램프 전압이 얻어지기 때문에, 본 실시예의 램프는, 수백 시간 이상이 지나도, 발광관의 흑화나, 실질상 하등의 변화를 발생시키는 일 없이 점등시킬 수 있다.

또, 상기한 바와 같이, 높은 램프 전압을 얻을 수 있기 때문에, 전류 밀도를 20A/㎟이하로 하는 것이 용이하게 되어, 확실하게 램프 수명을 연장시킬 수 있다. 구체적으로는, 예컨대 전극(3)의 지름이 0.25㎜, 램프 전력이 35W인 경우에, 램프 전압이 약 35.7V이상이 되도록, InI₃등의 봉입량을 설정하면 된다.

상기의 예에서는, 약 0.2㎎의 +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)(단위 발광관 내용적당 약 8.0㎎/㏄)이 봉입된 무수은 메탈할라이드램프를 예로 설명하고 있지만, 도 7에 도시한 바와 같이, +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)의 봉입량을 증가시킴으로써, 더 높은 램프 전압을 얻을 수 있고, 그로 인해, 램프 수명에 대해서도 유리하게 작용함을 알게 되었다. 도 7은 본 실시예의 무수은 메탈할라이드램프에 있어서, +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)의 봉입량을 증가시켜, 35W 또는 45W의 램프 전력으로 점등 동작시킨 경우의, 램프 전압과 +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)의 봉입량과의 관계를 나타낸 그래프이다. +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)의 봉입량이 많으면 많을수록, 램프 전압은 보다 높아진다. 또, 이 +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)의 봉입량의 증가에 의한 램프 전압의 상승 효과는, 램프 전력이나 전극간 거리, 발광관(1)의 내용적, 크세논 가스의 봉입 압력, 스칸듐의 요오드화물이나 나트륨의 요오드화물의 양, 또는 +3가 인듐의 요오드화물(InI₃) 과 함께 봉입되는 다른 할로겐화물의 종류나 양 등, 다른 구성 요소에 관계 없이 얻어진다.

또, 본 실시예에서는 실온에서 약 0.7㎫(700㎪)의 크세논 가스가 봉입되어 있는 예를 개시하고 있지만, 도 8에 도시한 바와 같이, 더 높은 압력의 크세논 가스를 봉입하면, 전광속(全光束)이 거의 직선적으로 증가한다. 도 8은 45W의 램프 전력으로 점등된 본 실시예의 무수은 메탈할라이드램프에 있어서, 크세논 가스의 봉입 압력(실온 환산치)과 전광속과의 관계를, +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)의 봉입량을 매개변수로 나타낸 그래프이다. 더구나 놀랍게도, +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)을 봉입한 구성의 본 실시예의 무수은 메탈할라이드램프에 있어서는, 크세논 가스 봉입압의 증가에 따르는 발광관(1)의 최고온부(즉, 발광관을 수평으로 유지하여 점등시킨 경우, 발광관(1)의 상부 외면)의 온도 상승이 무시할 수 있을 정도로 작고, 따라서 크세논 가스의 봉입압의 증가에 따르는 발광관(1)의 팽창 가능성이 낮다.

상기한 바와 같이, 발광관(1)에 크세논 가스와 +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)이 봉입된 본 실시예의 무수은 메탈할라이드램프에서는, 크세논 가스의 봉입압을 증가시키면, 최고온부의 온도 상승이 거의 없이 전광속이 증가하며, +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)을 증가시키면, 램프 전압이 증가하는 특징을 갖는다. 그리고 이들 효과는, 램프 전력이나 전극간 거리, 발광관(1)의 내용적, 스칸듐의 요오드화물이나 나트륨의 요오드화물의 양, 또는 +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)과 함께 봉입되는 다른 할로겐화물의 종류나 양 등, 다른 구성 요소에 관계 없이 얻어진다.

다음으로, 크세논 가스의 봉입 압력에 대해 설명한다. 실용성에 입각한 램프로 되기 위해서, 본 실시예에 나타낸 무수은 메탈할라이드램프에서의 크세논 가스의 봉입압의 상한은, 약 2.5㎫(실온 환산치)로 설정하는 것이 바람직하다. 약 2.5㎫ 이상 봉입한 경우에는, 본 실시예의 무수은 메탈할라이드램프의 구성으로서는, 점등 동작 중에 전극(3)과 몰리브덴박(4)과의 접속부 부근에서 발광관(1) 내부의 기밀(氣密)이 샐 가능성이 높아져 바람직하지 못하기 때문이다. 보다 바람직한 크세논 가스의 봉입압의 상한은 약 2.0㎫이다. 한편, 크세논 가스 봉입압의 하한은, 램프의 시동이 용이한 5∼20㎪ 정도가 적당하다. 다만, 단시간에 발광이 필요한 자동차 전조등용 광원으로서 본 발명의 무수은 메탈할라이드램프를 사용하는 경우에는 0.1㎫ 정도가 보다 바람직하다.

다음으로, +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)의 봉입량과 광속에 대해 설명한다. 본 발명의 무수은 메탈할라이드램프에 있어서는, +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)의 봉입량을 보다 많게 구성하는 편이, 높은 램프 전압을 얻을 수 있고, 수명에 있어서도 유리하지만, 본 실시예에 나타낸 무수은램프를 자동차 전조등용 광원에 사용하는 경우에는, +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)의 단위 발광관 내용적당 약 90.0㎎/㏄보다 적게 구성하는 편이 다음의 점 때문에 바람직하다.

즉, 현재, 자동차 전조등용으로 많이 사용되어 있는 할로겐램프는, 55W의 소비 전력으로 약 1100(㏐)의 전광속이 얻어진다. 이에 반해, 본 발명의 램프는, 도 9에 도시한 바와 같이, +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)의 봉입량을 단위 발광관 내용적당 약 90.0㎎/㏄보다 적은 구성으로 하면, 겨우 45W의 전력으로 종래의 할로겐전구보다 많은 광속이 얻어져, 보다 경제적이기 때문이다. 도 9는 45W의 램프 전력으로 점등된 본 실시예의 무수은 메탈할라이드램프에 있어서의, 전광속과 +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)의 봉입량과의 관계를, 크세논 가스의 봉입 압력(실온 환산치)을 매개변수로 나타낸 그래프이다. 도 9로부터, 크세논 가스의 봉입압이 본 실시예의 무수은램프에서 허용되는 최대 압력인 2.5㎫(실온 환산치)인 경우, 발광관 내용적당 +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)의 봉입량 약 90.0㎎/㏄ 이하에서 약 1100㏐ 이상의 광속이 얻어짐을 알 수 있다. 크세논 가스의 봉입압을 그 보다 낮은 구성으로 하는 경우에는, 예컨대 본 실시예의 무수은램프의 구성으로 허용되는 보다 바람직한 크세논 가스의 최대 압력인 2.0㎫(실온 환산치)로 하는 경우, 본 발명의 무수은 메탈할라이드램프에 있어, 약 1100㏐ 이상의 광속을 얻기 위한 바람직한 +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)의 봉입량의 상한은, 발광관 내용적당 약 70.0㎎/㏄이다. 즉, 크세논 가스의 봉입압력이 2.0㎫일 때, 발광관 내용적당 약 70.0㎎/㏄이하의 봉입량으로 하면, 약 1100㏐ 이상의 광속이 얻어져, 역시 할로겐전구보다도 경제적으로 된다.

마찬가지로, 도 10은 35W의 램프 전력으로 점등된 본 실시예의 무수은 메탈할라이드램프에 있어서의, 전광속과 +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)의 봉입량의 관계를, 크세논 가스의 봉입 압력(실온 환산치)을 매개변수로 하여 나타낸 그래프이다. +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)의 봉입량을 단위 발광관 내용적당 약 50.0㎎/㏄보다 적은 구성으로 하면, 겨우 35W의 전력으로 종래의 할로겐전구보다도 많은 광속이 얻어지므로 보다 경제적이다. 크세논 가스의 봉입압이 2.5㎫(실온 환산치)인 경우, +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)의 봉입량을 발광관 내용적당 약 50.0㎎/㏄ 이하로 하여, 약 1100㏐ 이상의 광속이 얻어진다. 크세논 가스의 봉입압이 낮은 경우, 예컨대 2.0㎫(실온 환산치)인 경우는, 바람직한 +3가의 인듐의 요오드화물(InI₃)의 봉입량의 상한은 발광관 내용적당 약 40.0㎎/㏄로 되어, 그 이하의 봉입량으로 약 1100㏐ 이상의 광속이 얻어져, 할로겐전구보다 더욱 경제적이 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 무수은 메탈할라이드램프의 구성에 있어, 2.5㎫을 상한으로 하는 적당한 압력의 크세논 가스를 봉입하고, 발광관 내용적당 약 90.0㎎/㏄를 상한으로 하는 적당량의 +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)을 봉입한 구성으로, 대략 25W 이상의 램프전력으로 점등 동작시킨 경우에, 발광관(1)내의 기밀이 파괴될 우려 없이 높은 램프 전압이 얻어지기 때문에, 긴 수명을 가지면서 할로겐전구보다 많은 광속을 발생하는, 이른바 자동차 전조등용 광원으로 최적의 무수은 메탈할라이드램프가 된다.

램프 전력에 있어서는, 본 실시예의 무수은램프는, 큰 램프 전력으로 점등할수록, 보다 많은 광속이 얻어진다. 다만, 자동차 전조등으로서의 사용 범위에 있어서는, 실제상, 본 실시예의 무수은램프의 소비 전력의 상한은 대략 55W이다. 왜냐하면 종래의 할로겐전구의 소비 전력을 넘는 범위에서의 점등은, 경제적이지 못하여 그다지 바람직하지 않기 때문이다.

다음에는, 본 실시예의 무수은 메탈할라이드램프의 광색(光色)에 관하여 설명한다.

본 실시예의 무수은 메탈할라이드램프에 있어서, 2.5㎫을 상한으로 적당한 압력의 크세논 가스를 봉입하고, 발광관 내용적당 약 90.0㎎/㏄를 상한으로 적당량의 +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)을 봉입한 구성으로, 대략 25W에서 55W의 사이의 전력으로 점등시킨 경우, 본 실시예의 무수은램프의 광색은, 일본전구공업회규격의 자동차 전조등용 HID 광원(JEL 215)으로 규격되어 있는 백색광원의 색도 범위에 있음을 확인하였다. 즉, +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)을 포함하는 봉입물의 종류와 양 및 정격 전력을, 예컨대 상기한 바와 같이 설정함으로써, 램프의 방사광의 색도점이 CIE1931xy 색도도에 있어서,

x≥0.310,

x≤0.500,

y≤0.150+0.640x,

y≤0.440,

y≥0.050+0.750x,

y≥0.382 (단, x≥0.44)

의 색도 범위가 되도록 할 수 있다. 따라서, 상기와 같은 한정된 범위의 크세논 가스의 봉입압, +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)의 봉입량 및 램프 전력에 있어서의, 본 실시예의 무수은 메탈할라이드램프는, 자동차 전조등용 광원으로서 완전히 사용 가능하다.

(실시예 4)

이하에서는 본 발명의 실시예 4에 대해 설명한다. 이 램프의 구조적인 구성은, 상기 도 6에 나타낸 실시예 3의 램프와 동일하지만, 봉입되어 있는 할로겐화물(7)과, 봉입되어 있는 크세논 가스의 압력이 실온에서 약 1.4㎫인 점이 다르다. 즉, 할로겐화물(7)은, 약 0.1㎎의 +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)(단위 발광관 내용적당 약 4.0㎎/㏄)과, 약 0.1㎎의 요오드화탈륨(TlI)(단위 발광관 내용적당 약 4.0㎎/㏄), 약 0.19㎎의 요오드화스칸듐(단위 발광관 내용적당 약 8.0㎎/㏄), 약 0.16㎎의 요오드화나트륨(단위 발광관 내용적당 약 6.4㎎/㏄)으로 구성되어 있다.

종래의 메탈할라이드램프의 구성과 비교하여, 본 실시예의 메탈할라이드램프의 구성상의 큰 특징은, 실시예 3과 마찬가지로 수은을 포함하고 있지 않는 점 및 봉입되는 인듐의 요오드화물이 +3가 인듐의 요오드화물 InI₃인 점 외에, 나아가, 요오드화탈륨이 봉입되어 있다는 점이다.

본 실시예의 무수은 메탈할라이드램프에 있어 놀라운 사실은, 수은을 포함하지 않음에도 불구하고, 대단히 높은 램프 전압으로 점등 동작한다는 점이다. 도 11에는, 요오드화탈륨(TlI)량을 변화시키면서, 실시예 3에서와 같이 35W에서 점등할 때의 램프 전압의 변화를 나타내었다. 요오드화탈륨(TlI)을 첨가하면, 램프 전압이 극적으로 상승하며, 첨가하는 양이 많아지면 더욱 더 상승한다. 예컨대 35W의 램프 전력으로 점등 동작시킨 경우의 램프 전압은 약 70V이다. 이와 같이 높은 램프 전압이 얻어지기 때문에, 본 실시예의 램프는 수백 시간 이상에 걸쳐, 발광관의 흑화나, 실질상의 하등의 변화 발생 없이 점등시키는 것이 가능하다.

또한, 상기한 바와 같은 높은 램프 전압을 얻는 것이 가능하기 때문에, 상기실시예 3의 램프에서와 마찬가지로, 전류 밀도를 20A/㎟ 이하로 하는 것이 용이해져, 확실하게 램프 수명을 연장시킬 수 있다.

더욱 놀라운 사실은, 본 실시예의 램프는, 예컨대 35W로 점등한 경우, 3250㏐이라는 대단히 많은 광속을 얻을 수 있다는 점이다. 도 12에서, 램프내에 봉입하는 요오드화탈륨(TlI)량을 변화시키면서, 실시예 3과 마찬가지로 35W에서 점등한 경우의 광속의 변화를 나타내었다. 동도에 도시한 바에 의하면, 요오드화탈륨(TlI)을 첨가하면, 큰 광속을 얻을 수 있으므로, 요오드화탈륨의 봉입량을 증가시켜 가면 더욱 더 광속이 증가한다.

상기 요오드화탈륨(TlI)의 봉입량의 증가에 따른 램프 전압의 상승 및 광속의 증가 효과는, 램프 전력이나 전극간 거리, 발광관(1)의 내용적, 크세논 가스의 봉입 압력, 스칸듐의 요오드화물이나 나트륨의 요오드화물의 양, 또는 요오드화탈륨과 함께 봉입되는 다른 할로겐화물의 종류나 양 등, 다른 구성 요소에 관계 없이 얻어진다.

또, 나아가, 봉입하는 크세논(Xe)가스의 압력을 증가시키면, 가일층 램프 전압 및 광속이 증가한다는 사실을 알게 되었다. 도 13 및 도 14에는, 35W에서 점등한 경우의 크세논의 봉입압과 램프 전압 또는 광속과의 관계를 나타내었다. 이들 도면에 도시한 바에 의하면, 크세논압이 상승할수록, 램프 전압 및 광속이 상승함을 알 수 있다. 다만, 크세논 가스의 봉입압에 있어서는, 실시예 3에서 설명한 바와 같이, 2.5㎫ 이하, 보다 바람직하게는 2.0㎫ 이하에서, 5∼20㎪ 정도 이상, 보다 바람직하게는 0.l㎫ 정도 이상으로 하는 것이, 기밀의 유지나 시동의 용이 등의 점에서 바람직하다.

상기한 바와 같이, 적어도 크세논 가스와 +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)과 요오드화탈륨이 발광관(1)에 봉입된 본 실시예의 무수은 메탈할라이드램프에서는, 요오드화탈륨을 증가시키면 램프 전압 및 전광속이 증가하며, 크세논 가스의 봉입압을 증가시킨 경우에도, 램프 전압 및 전광속이 증가한다는 특징이 있다. 또한, 이러한 효과는, 램프 전력이나 전극간 거리, 발광관(1)의 내용적, 스칸듐의 요오드화물이나 나트륨의 요오드화물의 양, 또는 요오드화탈륨과 함께 봉입되는 다른 할로겐화물의 종류나 양 등의, 다른 구성 요소에 관계 없이 얻어진다.

따라서, 본 실시예의 무수은 메탈할라이드램프의 구성에 있어서, 2.5㎫을 상한으로 적당한 압력의 크세논 가스를 봉입하고, +3가 인듐의 요오드화물인 요오드화인듐과 요오드화탈륨을 봉입한 구성을 하면, 높은 램프 전압이 얻어지기 때문에 긴 수명을 가질 뿐만 아니라, 할로겐전구보다도 많은 광속을 발생하는, 이른바 자동차 전조등용 광원으로서 최적의 무수은 메탈할라이드램프가 된다.

램프 전력에 있어서는, 실시예 3과 마찬가지로, 큰 램프 전력으로 점등할 수록, 보다 많은 광속이 얻어진다. 다만, 자동차용 전조등이라고 하는 사용 범위에서는, 실제상, 본 실시예의 무수은램프의 소비 전력의 상한은 대략 55W이다. 왜냐하면, 종래의 할로겐전구의 소비 전력을 넘는 범위에서의 점등은, 비경제적이므로, 그다지 바람직하지 않기 때문이다.

또, 광색에 있어서도, 실시예 3과 마찬가지로, 2.5㎫을 상한으로 적당한 압력의 크세논 가스를 봉입하고, 발광관 내용적당 약 90.0㎎/㏄를 상한으로 적당량의 +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)과 요오드화탈륨을 봉입하여 구성한 본 실시예의 무수은 메탈할라이드램프를, 약 25W에서 55W의 사이의 전력으로 점등시킨 경우, 본 실시예의 무수은램프의 광색은, 일본전구공업회규격의 자동차 전조등용 HID 광원(JEL 215)으로 규격되어 있는 백색광원의 색도 범위에 있음을 확인하였다. 즉, +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)을 포함한 봉입물의 종류와 량 및 정격 전력을 예컨대 상기한 바와 같이 설정함으로써, 램프의 방사광의 색도점이 CIE1931xy 색도도에 있어서,

x≥0.310,

x≤0.500,

y≤0.150+0.640x,

y≤0.440,

y≥ 0.050+0.750x,

y≥ 0.382 (단, x≥0.44)

의 색도 범위가 되도록 하는 것이 가능하다. 따라서, 상기와 같은 한정된 범위의 크세논 가스의 봉입압과 +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)의 봉입량 및 램프 전력에서, 본 실시예의 무수은 메탈할라이드램프는, 자동차 전조등용 광원으로서 완전히 사용 가능하다.

또, 상기 실시예 4에서는 요오드화탈륨을 봉입한 무수은램프를 예로 설명하였지만, 브롬화탈륨(TlBr)이나, 염화탈륨(TlCl)을 사용하여도 된다. 또, 탈륨금속과 할로겐을 따로 따로 봉입하여도 된다.

또, 각 실시예 3, 4에서는, +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)을 봉입한 무수은램프를 예로 들어 설명하였지만, +3가 인듐의 요오드화물(InI₃) 대신에, +3가 인듐의 브롬화물(InBr₃)이나, +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)과 +3가 인듐의 브롬화물(InBr₃)을 함께 사용하는 것도 가능하다.

또, +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)은, +l가 인듐의 요오드화물(InI)과 요오드(I₂)로 나누어 발광관(1)내에 봉입하여도 상관 없다. +3가의 인듐의 브롬화물 (InBr₃)을 봉입하는 경우도, 마찬가지로, +1가 인듐의 브롬화물(InBr)과 브롬(Br₂)으로 나누어 발광관(1)내에 봉입하여도 상관 없다. +1가의 인듐의 요오드화물(InI)과 브롬(Br₂)을 발광관(1)내에 봉입하여, +3가 인듐의 요오드화물(InI₃)과 +3가 인듐의 브롬화물(InBr₃), 양쪽을 발광관(1)내에서 생성하도록 하는 식으로 하여도 좋다. 나아가, InI(또는 InBr)과, AgI(또는 AgBr) 등 고온에서 할로겐이 분리하기 쉬운 할로겐화물를 봉입하는 등의 방법을 사용하여도 된다. 즉, 실질적으로 InX_y(X는 요오드(I) 또는 브롬(Br), y＞1)가 봉입물에 포함되도록 하면 된다.

또, 크세논 가스와 +3가 인듐의 요오드화물(InI₃) 외에, 스칸듐의 요오드화물과 나트륨의 요오드화물로 구성된 램프를 예로 들어 설명하였지만, 스칸듐의 요오드화물과 나트륨의 요오드화물은 다른 금속할로겐화물로 구성하여도 상관 없다.

예를 들면, 스칸듐의 요오드화물은 스칸듐의 브롬화물이라도 되고, 나트륨의 요오드화물은 나트륨의 브롬화물이어도 된다. 나아가 스칸듐이나 나트륨 이외의 금속, 예컨대 탈륨의 요오드화물이나 브롬화물이라도 상관 없다. 이들의 봉입량 또한 본 실시예의 램프에서 나타낸 양으로 한정되는 것은 아니다.

나아가, 각 실시예의 무수은램프에서 나타낸 전극간 거리, 발광관(1)의 내용적, 스칸듐의 요오드화물이나 나트륨의 요오드화물의 양 등, +3가 인듐의 할로겐화물과 크세논 가스 이외의 구성 요소는 어디까지나 예시일 뿐이고, 예컨대 전극간 거리가 4.2㎜가 아니라도 되고, 발광관(1)의 내용적도 0.025㏄로 한정되는 것은 아니다.

또, 상기 예는, 시동을 보조할 목적으로 상온에서 약 0.7㎫ 또는 1.4㎫의 크세논 가스를 발광관(1)내에 봉입한 구성이었지만, 희가스는 자동차 전조등에의 이용을 고려하면, 크세논 가스가 적당하다는 것일 뿐이고, 크세논 가스 이외의 희가스, 예컨대 아르곤 가스라도 되며, 그 봉입압도 상온에서 약 0.7㎫에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 5)

발광관의 관벽 온도를 미리 높여, 금속할로겐화물의 증기압을 높임으로써 램프전압을 높이는 방법에 대해 설명한다.

도 15에 도시한 바와 같이, 상기 도 1의 무수은 메탈할라이드램프는, 외관(外管)(8)안에 보지(保持)되어 있으며, 상기 외관(8)의 외면에는 적외선반사막(9)이 코팅되어 있다. 이렇게 함으로써, 보온성이 높아지기 때문에, 금속할로겐화물의 증기압의 상승이 용이해져, 램프 전압을 용이하게 상승시킬 수가 있다. 따라서, 전류 밀도를 낮게 억제함으로써, 용이하게 램프 수명을 연장할 수 있다.

상기 적외선반사막(9)으로는, 예컨대, 열CVD 법이나 스퍼터법에 의해 TaO_x막과 SiO_x막을 다층 코팅한 것을 사용할 수 있다. 코팅층의 수는, 제조상의 택트 타임(tact time), 제조 원가와 램프 성능과의 균형 등에 의해서 결정하면 되지만, 예컨대 18층 정도 이상 코팅하면, 금속할로겐화물의 증기압의 상승 효과를 현저하게 얻을 수 있다. 또, 적외선반사막(9)은, 외관(8)의 외면 뿐만 아니라, 내면에 코팅하여도 된다.

이상, 상기 실시예에서는, 본 발명의 특히 바람직한 예에 관해서 설명하였지만, 이러한 기술(記述)은 한정 사항이 아니고, 여러 가지 변형이 가능한 것임은 물론이다. 본 실시예로 나타낸 본 발명의 메탈할라이드램프는 예시이고, 본 발명의 범위는 특허청구의 범위에 의해서 결정되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 전류 밀도 또는 전극의 선단 온도를 소정의 크기 이하로 함으로써, 점등 시간의 경과에 따르는 전극의 증발 등에 의한 램프 전압의 상승 변화나 발광관(1)의 흑화를 발생시키지 않고, 긴 램프 수명을 얻을 수 있는 효과를 나타낸다. 따라서, 본 발명은, 일반 조명이나 자동차 전조등 등의 분야에 있어서 유용하다.

Claims

발광관내에 1쌍의 방전 전극을 가지며, 적어도, 희가스와, 금속의 할로겐화물이 봉입되어 있는 무수은 메탈할라이드램프에 있어서, 상기 방전 전극의 선단부의 단면적을 S(㎟), 정격 전력으로 점등시킬 때의 램프 전류를 I(A)라 할 때, I/S가 20(A/㎟) 이하인 것을 특징으로 하는 무수은 메탈할라이드램프.
제1항에 있어서, 상기 I/S가 15(A/㎟)이하인 것을 특징으로 하는 무수은 메탈할라이드램프.
제1항에 있어서, 정격 전력으로 점등시킬 때의 상기 방전 전극의 선단 온도가 3200K 이하인 것을 특징으로 하는 무수은 메탈할라이드램프.
제3항에 있어서, 정격 전력으로 점등시킬 때의 상기 방전 전극의 선단온도가 2500K 이상인 것을 특징으로 하는 무수은 메탈할라이드램프.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 발광관내에는 스칸듐의 할로겐화물과 나트륨의 할로겐화물 중 어느 하나 이상이 필수적으로 포함된 것을 특징으로 하는 무수은 메탈할라이드램프.
제5항에 있어서, 상기 발광관내에는 인듐의 할로겐화물와 이트륨의 할로겐화물 가운데 적어도 어느 하나가 포함된 것을 특징으로 하는 무수은 메탈할라이드램프.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 발광관내에는, 적어도, +3가 인듐의 할로겐화물이 포함된 것을 특징으로 하는 무수은 메탈할라이드램프.
제7항에 있어서, 상기 발광관내에는, 적어도, 탈륨의 할로겐화물이 더 포함된 것을 특징으로 하는 무수은 메탈할라이드램프.
제7항에 있어서, 상기 발광관내에는 스칸듐의 할로겐화물과 나트륨의 할로겐화물 가운데 적어도 어느 하나가 더 포함된 것을 특징으로 하는 무수은 메탈할라이드램프.
제8항에 있어서, 상기 발광관내에는 스칸듐의 할로겐화물과 나트륨의 할로겐화물 가운데 적어도 어느 하나가 더 포함된 것을 특징으로 하는 무수은 메탈할라이드램프.
제7항에 있어서, 상기 +3가 인듐의 할로겐화물은, 요오드화물 또는 브롬화물 가운데 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 무수은 메탈할라이드램프.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 무수은 메탈할라이드램프는 상기 발광관을 보지하는 외관을 갖추고 있으며, 상기 외관에는 적외선반사층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무수은 메탈할라이드램프.